液压钻车与履带式挖掘机配套技术在大断面岩巷掘进中的应用.pdf

总第 1 6 8期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 2 7 9 8 ． 2 0 1 3 ． 0 8 ． 0 0 5 液压钻车与履带式挖掘机 配套技术 在大 断 面岩巷掘 进 中的应 用 常春锋 潞安环能股份公司 五 阳煤矿 ， 山西 长治0 4 6 2 0 5 摘要 五阳煤矿的现有资源濒临枯竭， 扩区工程迫在眉睫， 如何实现大断面岩巷的快速掘进， 直接决定了 扩区的开发进度。五阳煤矿以中央胶带大巷为试点 ， 通过引入全液压钻车与履带式挖掘机等设备 ， 经过优 化爆破参数、 改 良施工工序和合理安排劳动组织等方法 ， 在大断面岩巷炮掘方面实现了大的提升。 关键词 大断面 ； 岩巷 ； 掘进 中图分类号 T D 2 6 3 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 3 0 8 ． 0 0 1 1 0 2 Ap p l i c a t i o n o f Hy dr a u l i c Dr i l l i n g a n d S u p p o r t i n g Te c h n o l o g i e s Cr a wl e r Ex c a v a t o r s i n He a v y S e c t i o n Ro c k La n e Bo r i n g CHANG Ch u n f e n g W u y a n g c o a l Mi n e o f l u a n E n v i r o n m e n t a l E n e r g y D e v e l o p m e n t C o ． ， L t d ． ， C h a n z h i 0 4 6 2 0 5 ， C h i n a Abs t r ac t The c ur r e n t r es o u r c e s o f W u y a n g Co a l Mi ne h a v e be c o me c rit i c a l l y de pl e t ed， a nd e x p a nd i ng a r e a e ng i n e e r i n g wa s i mmi ne n t ， i t d i r e c t l y d e t e r mi n e s t h e p r o g r e s s o f t h e d e v e l o p me n t o f e x p a n s i o n b y h o w t o r e a l i z e t h e r a p i d e x c a v a t i o n o f l a r g e c r o s s s e c t i o n r o c k r o a d w a y ． I t ma k e s c e n t r a l b e l t r o a d w a y o f Wu y a n g C o a l Mi n e a e x p e r i me n t al u n i t ， a n d i t o p t i mi z e d b l a s t i n g p a r a me t e r s a n d i mp r o v e d c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a n d ma d e r e a s o n a b l e a r r a n g e me n t o f l a b o r o r g a n i z a t i o n a n d o t h e r me t h o d s ， a n d i t a c h i e v e d a b i g p r o mo t i o n o f h e a v y s e c t i o n r o c k l a ne b l a s t i n g ． Ke y wo r d s l a r g e c r o s s s e c t i o n ； r o c k r o a d w a y； t u n n e l l i n g 1 工作面概况 五阳煤矿中央胶带大巷位于井 田西侧 ， 倾角为 4 。 4 O 长度为 2 6 0 5 I n ， 位 于Ⅷ砂岩下部 ， 掘进过程 中， 将穿过Ⅷ砂岩， 进入Ⅸ砂岩 ； 巷道 瓦斯绝对涌 出 量为 0 ． 5 In ／ m i n ； 最大涌水量为 2 0 In 。 ／ h ， 正常涌水 量为 5 In。 ／ h 。 2 配套设备及支护简介 2 ． 1 巷道设备及工具配置情况 1 打眼设备 C M J 2 2 7型全液压钻车 ； 2 出渣 z wY一1 5 0 ／ 5 5 L型履带式挖掘机 、 桥 式转载胶带 、 s J 一 8 0型胶带输送机和梭式矿车 ； 3 支护工 具 MQ T一1 3 0型锚 杆钻 机 2台、 B 2 9 0型气腿式凿岩机 ； 4 通风设备 F B D Y一 6 ． 0 21 5 k W 型对旋 式风机 2台 ； 5 辅 助运 输 设 备 WC 3 E D 型无 轨 胶 轮 车 1台。 2 ． 2 中央胶带大巷支护情况 巷道断面呈直墙半圆拱形断面， 宽为 5 ． 7 In， 直 墙高为 1 ． 7 In， 掘进断面为 2 2 ． 7 In 。采用锚 喷支 护 ， 全断面一次成巷 的作业方式。 全断面每排 1 3根锚杆， 排距为 1 2 0 0 mm， 间距 为 9 5 0 m m； 拱部 9根 ， 墙部每侧 2根 。 锚索 采 用矩 形布 置 ， 每排 布置 3根 ， 排距 为 2 4 0 0 Bi n ， 锚索间距为 1 9 0 0 m in。 锚杆规格 为 D 2 2 m m、 L2 ． 4 In； 锚 索规格 为 D1 8． 9 ram 、 L6． 3 In。 锚杆支护完毕后 ， 采用喷浆封闭， 混凝土层厚度 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 5 - 2 0 ， 作者简介 常春锋 1 9 8 0一 ， 男， 山西长子人， 助理工程师， 从事生产技术管理工作。 2 0 1 3年 8月 常春锋 液压钻车与履带式挖掘机配套技术在大断面岩巷掘进中的应用 第2 2卷第8期 为 1 0 0 m m， 强度 C 2 5 。巷道支护如图 1 所示 。 5 70 0 图 1 巷道支护 单位 mm 3 施工工艺流程 5o o 3 ． 1 生产 组 织 生产组织为“ 四六” 制作业 ， 即 4个生产班 ， 每 班 6 h ， 检修利用出渣 时间对液压钻车进行检修 ， 打 眼时间对挖掘机进行 检修。生产班工作 面人员 配 置 1名跟 班 队干 兼验 收 员 ， 2名 班组 长 兼 职 司 机 、 3名爆破 员和 4名两 组钻机工 顶钻 机和 风 钻 ， 工作面总人数合计 1 0人。 3 ． 2工艺流 程 施工工序 工作面打眼一退液压钻车一瓦检及 装药一洒水降尘 同时设 备设施 防护 一爆 破一瓦 检及洒水降尘一进挖掘机并扒 出作业平台一找净活 渣 、 临时支护一拱部支护一扒净活渣一拱基线下部 支护一退挖掘机进液压钻车开始下一循环作业 。 4 爆破工艺简介及优点 4 ． 1 准直眼掏槽爆破技术 该项爆破技术 的核心 首先在工作面上， 布置 5 个中心次掏槽孔 和多个主掏槽孔 ， 中心次掏槽孔为 直眼 ， 主掏槽孔为准直 眼与工作 面呈 8 1 。 的夹角； 主 掏槽孔装 7 0 ％左右的炸药 ， 中心次掏槽孔装 2 0 ％左 右的炸药 ； 主掏槽孔先 于中心次掏槽孔起爆 。结合 了直眼掏槽和斜 眼掏槽 各 自的优点 ， 中心直眼与准 直眼配合 ， 采用合理时间间隔进行分层分次爆破 ， 槽 腔大 、 效率高且成本低 。 4 ． 2 准直眼掏槽爆破工艺优点 1 提高了炮眼利用率 ， 不仅实现了光面爆破 ， 而且炮眼数 目由原来 台阶成巷时 的 1 1 0个左右 ， 降 低到 了6 5个左右。 2 钻眼时 ， 要掌握“ 准 、 平 、 直、 齐” 四要点 ， 即 点眼要准确， 钎杆要平 ， 眼要直， 眼底 要落在一个垂 直面上 ， 使爆破后掌子面成型较以往明显提升。 3 利用 C H B一2 0 0 0型电爆 网络全电阻测试 仪对爆破 网络进行检查 ， F D 2 0 0 X S C 联锁数显遥 1 2 控发爆器进行全断面一次起爆 ， 它能够根据雷管数 目自动调节输出峰值电压 ， 避免了丢炮现象。 5 配套设备优点 1 两套设备 的外形 尺寸小 ， 结构 紧凑 、 功能 多 、 效率高 ， 行走灵活。不仅在该巷道中适 于配套设 备使用 ， 而且拆解尺寸及重量均较小 ， 解体及安装简 单 。 2 两套设备底盘均为整体刚性组合履带行走 机构 ， 行走采用液压马达驱动 ， 操纵支腿阀驱动前后 两侧支腿稳定设备 ， 作业时保持 了设备稳定性和可 靠性。 3 两设备的液压系统先进。凿岩系统采用逐 步打眼机构 ， 在开始凿孔时， 可缓慢 冲击 ； 待孔定位 后， 可逐步加压到最大冲击能量； 当凿岩终止时 ， 可 自动停止。当出现卡钎时 自动防护系统可停止凿岩 和推进作业 ， 待故障排除后可继续凿孔作业 。 4 双臂凿岩机动灵活。两套钻臂及推进器互 相独立 ， 钻臂具有六种动作 ， 补偿定位准确。行程倍 比结构 由推进油缸 、 滑轮组、 钢丝绳、 凿岩机滑板和 钢丝绳张紧装置组成。推进油缸行程为 1 2 6 5 mm， 钻孔深度为 2 5 3 0 m m。 5 钻车上的液压系统中的逐步打眼装置能满 足给以适当的推进力 的要求 ， 对 于岩石的脆性 和韧 性的不同， 凿岩机本身的能量调节能够满足不同岩 石的推力要求。 6 挖掘机使得岩巷掘进实现了连续生产 ， 做 到了高效率出渣 。它通过履带推进铲取岩石并通过 铲斗将渣块扒进 自身 的刮板输送机后 ， 尾部将岩石 卸入转载设备。同时还可以利用反铲挖掘臂扒取远 处的岩石 ， 也可 以用铲斗来清理工作面。还有挖掘 机铲臂配套有冲击式钻锤可 以破除大岩块， 从而可 以全断面装岩 ， 不留死角 ， 不需人工 辅助清理工作 面 。 7 挖掘机对巷道坡度及块度的适应性好 。在 巷道倾角小于 3 2 。 范围进行作业 ， 同时出渣条件较为 宽松 ， 能够满足 6 2 0 mm 7 4 0 1T I I T I 通过输送机。 6 施工效果 从 2 0 1 2年 8月开始， 该矿在中央胶带大巷引进 新设备及新工艺， 面对新事物 ， 尤其是对新 的爆破工 艺 ， 许多人持怀疑态度 ， 在新设 备 的人员操作 培训 上 ， 经厂家与职工学校理论培训后 ， 并在现场 由厂家 人员指导的方法进行实际操作 ， 逐月都有新的变化。 在采用传统工艺施工时 ， 月进度为 3 4 ． 5 m 在 出煤 巷采用传统 下转第 l 8页 王 芳 自动采样机在漳村煤矿的研究与应用 第2 2卷第8期 控制软件通过 C C D成像和图像处理技术 双 目 视觉系统 和传感器取得火车车厢的位置； 按照 G B ／ T 1 9 4 9 41 2 0 0 4要求 ， 采用系统采样法或 随机法 ， 在 l 8点中的相应点进行采样 ， 通过输入的样 品来源 计算 出装罐位置 ； 将上述信息和下位机通讯 ； 下位机 和上位机共同控制执行器件进行 自动采样 、 破碎 、 缩 分 、 装罐和弃样 ； 执行期 间， 传感器反馈执行情况及 错误信息； 对错误信息上位机和下位机及 时进行处 理共 同完成整个系统的功能。采样 系统的控制方式 采用上位机和 P L C和控制软件控制 ， 并具 有手动功 能。操作方式有 手动 、 半 自动和全 自动三种情况 ， 由转换开关选定。设 有上位机 配 1 9时液 晶显示 器 ， 它与下位机相互通讯 ， 接收并显示工况信息 、 车 辆情况 、 进给值 、 故障信息 、 采样点 、 车号 、 煤种和时 间等信息 ， 并可根据实际需要 进行设置操作 。上位 机具有打印端 口， 配有激光打印机， 打印各种有关的 信息。控制系统可通过通讯接 口将整个火车采样装 置系统监控信号送人采制化 网络系统 ， 并与轨道数 据库联 网， 可以提供通信接 口的软硬件与技术配合 。 控制系统具有车厢识别功能。 3 系统实施及效果 3 ． 1 采样方法的实现 在计算机控制下 ， 对行车及小车复合运动 自动 进行定位或人工定位。采样过程 中， 由计算机控制 行车行走机构 ， 使其 自动跟踪火车运动状态 ， 实现与 火车同步移动 。其原理是采用 7对光电传感器 ， 其 中2对测量车厢的长度 ， 其余 5对定位采样点的位 置。以 1 2 ． 5 m的车厢为基础 ， 布置传感器的位置 。 当车厢的长度不是 1 2 ． 5 m时， 移动大车位置配合传 感器定位 ， 实现了出矿 厂 商品煤火车 自动采样。 3 ． 2 实施效果 经过近两年的研究与实践 ， 成功地研制 出商品 煤火车全 自动采制样 系统 ， 并在漳村煤矿进行工业 性试验和实施应用 ， 该系统实现了全 自动化 ， 在装车 过程 中直接采制样 ， 不耗费额外的时间， 减少铁路线 占用时间。相比较人工采制样节省大量时间。每 台 只需工作人员 2名 ， 与传统人工采样相比较 ， 每台可 节省人工 8人 ， 节省用工费用 6 0万 年。操作人 员不用到火车车厢上露天作业 ， 降低 了工人的工作 强度 ， 改善了作业环境 ， 提高了安全系数 ， 具有广 阔 的推广应用前景 。 参考文献 [ 1 ] 刘金国． 煤矿装车站火车移动机械化采制样系统的开 发与应用[ J ] ． 煤， 2 0 0 7 8 6 7 ． [ 责任编辑 路方] 七 弋 弋 弋 弋 弋 - K - “ 弋 弋- 4 “弋 弋 弋 弋 上接 第 l 2页 工艺 施工 ， 最 大月进 度为 6 0 r l 1 ； 2排仅需要 4 h左右 外聘熟练操作工仅 3 h ， 同时 2 0 1 2年 8月 ， 在新设备 的人员 现场培训 阶段 ， 月进 避免了人工清理边角渣的问题 ， 不仅使劳动量减少， 度为5 8 ． 2 m； 2 0 1 2年 9月 ， 由巷 修队正式实施 ， 月进 而且出渣效率得到明显提高。 度达到 9 3 m； 考虑到超前钻需要 4 d ， 实际生产 时间4 炮眼打设 时间明显缩短。钻 车操作 时， 每 2 6 d ， 即达到 3 ． 1 m ／ d ； 2 0 1 2年 1 0月 ， 全月进尺达到 个炮眼钻孔 时间从原 来 6 m i n ／ L 1 ． 1 m 提 升至 1 0 3 m， 考虑到超前钻需要 4 d ， 实 际生产 时间需要 3 mi n ／ { L 2 ． 4 m ， 效率 明显提升 。传统工艺工作面 2 7 d ， 即达到 3 ． 3 m ／ d 。2 0 1 3年 2月 ， 通过配套梭式 设 4台风钻打眼 ， 仅在拱部打眼就需要 3 h以上 仅 矿车、 更换新型挖掘机和合理安排劳动组织等方法 ， 1 排 ， 但采用钻 车后全断面打 眼需要 3 h左右 2 实现了 日进 2个循 环 4 ． 4 m ， 3月份创最好水平 排 ， 含清孔时间。 1 4 0 ． 7 m。 5 施工安全性 明显提高 。以往人工打眼需要 7 结语 1 全 液 压 钻 车使 用 后 ， 达 到 每 循 环 2排 2 ． 4 m 的效果， 循环进尺的提高将大大节约各工 艺交叉和准备时问 ， 包括打眼 、 爆破 、 出渣和支护等 工序的时间等等。 2 新工艺使得炮 眼数 目从 1 1 0个 左右 降至 7 0个 ， 打眼时问大大缩短 ， 而且成型规整 。 3 出渣 由于实现了连续作业 ， 时间明显缩短 。 中央胶带大巷采用传统工艺出渣时， 耙斗装岩机出 渣仅拱部需要 3 h以上 ； 而挖掘机 出渣 时 ， 全断面 1 8 在渣堆或工作 台上作业 ， 而采用钻车作业时 ， 能够根 据炮眼位置 隋况 自动调整钻臂 ， 同时两钻机 同时作 业 ， 大大提高了操作人员的安全性能。 6 同台阶法施工相 比， 新工艺实现了全 断面 一 次施工 ， 正规循环作业率明显提高 ， 目前实现 了 2 个循环 4 ． 8 m ／ d 。 7 此配套设备与掘进机相 比， 成本低 、 备件材 料费用低且维护简单。 [ 责任编辑 路方 ]